CN102456324A - 背光模块的驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种背光模块的驱动装置及其驱动方法。驱动方法包括下列步骤。接收一影像信号。依据影像信号计算当下画面的第一灰度平均值及先前画面的第二灰度平均值。计算第一灰度平均值及第二灰度平均值的第一差值。依据影像信号计算对应当下画面的第一责任周期及对应先前画面的第二责任周期。当第一差值小于等于背光闪烁临界值时，依据第二责任周期及第一调整值产生背光控制信号。当第一差值大于背光闪烁临界值时，依据第二责任周期及第二调整值产生背光控制信号。

Description

背光模块的驱动装置及其驱动方法
技术领域
本发明是有关于一种驱动装置及驱动方法，且特别是有关于一种背光模块的驱动装置及其驱动方法。
背景技术
现今社会多媒体技术相当发达，其多半受惠于半导体元件或显示装置的进步。就显示器而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器(liquid crystal display)已逐渐成为市场的主流。由于液晶显示面板并不具有发光的功能，故在液晶显示面板下方必须配置一背光模块(backlight module)以提供一面光源，以使液晶显示面板能达到显示的目的。
一般来说，背光模块可分为侧边式背光模块与直下式背光模块。另外，依照光源的种类又可以分为冷阴极萤光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)光源背光模块与发光二极管(light emitting diode，LED)光源背光模块。直下式背光模块由于光线是直接进入使用者的眼睛，需要较长的混光距离将光线混合均匀，使得背光模块的厚度变厚。侧边式背光模块则是透过导光板将光线混合均匀后再进入使用者眼睛，因此侧边式背光模块具有厚度较薄的优势。
近年来液晶显示器逐渐朝向大尺寸的趋势发展，直下式背光模块可将整个液晶显示面板分为成多个发光区域，并且依据每一发光区域的影像内容，而对每一发光区域所对应的发光区域亮度进行调整(即区域调光(local dimming)技术)，以突显画面的对比度(contrast ratio)。然而，在显示动态画面时，前景的物体会快速移动，此时若以区域调光技术调整发光区域的亮度时，则移动的物体会产生闪烁的情形，亦即移动的物体会忽亮忽暗。
图1为液晶显示器以传统区域调光技术显示动态画面的示意图。请参照图1，在此假设前景的物体110具有较高灰度值，背景具有较低灰度值，亦即物体110为较亮于背景的物体。在画面Fn中，物体110大体上布满显示区域D1及D2，而对应的发光区域B1及B2则对应的提供较高的亮度，以致于物体110显示为较亮的物体。
在画面Fn+1中，物体110向右移动(即物体110’)，此时物体110’布满显示区域D2，而在显示区域D1及D3中约只占一半。因此，对应的发光区域B2会对应的提供较高的亮度，而发光区域B1及B3会提供的亮度约为发光区域B2的一半。由于光源会扩散，并且发光区域B1及B3提供较低的亮度，以致于发光区域B2的亮度分散至显示区域D1及D3，导致物体110’的亮度会降低。
在画面Fn+2中，物体110’再向右移动(即物体110”)，此时物体110”布满显示区域D2及D3。因此，对应的发光区域B2及B3会对应的提供较高的亮度，以致于物体110”再显示为较亮的物体。依据上述，以显示效果而言，自物体110至110”，显示的亮度呈现亮、暗、亮的变化，因此前景的物体在快速移动下会有闪烁的感觉，而此为传统的区域调光技术所致。
发明内容
本发明提供一种背光模块的驱动装置及其驱动方法，在液晶显示器显示动态画面时可改善画面闪烁的情况。
本发明提出一种背光模块的驱动装置，包括灰度平均值计算单元、误差计算单元、背光责任周期计算单元及背光控制信号产生单元。灰度平均值计算单元接收影像信号，以计算当下画面的第一灰度平均值及先前画面的第二灰度平均值。误差计算单元耦接灰度平均值计算单元，以接收第一灰度平均值及第二灰度平均值，并计算第一灰度平均值及第二灰度平均值的第一差值。背光责任周期计算单元接收影像信号，以计算对应当下画面的第一责任周期及对应先前画面的第二责任周期。背光控制信号产生单元耦接误差计算单元及背光责任周期计算单元，以接收第一责任周期、第二责任周期及第一差值。当第一差值小于等于背光闪烁临界值时，背光控制信号产生单元依据第二责任周期及第一调整值产生背光控制信号。当第一差值大于背光闪烁临界值时，背光控制信号产生单元依据第二责任周期及第二调整值产生背光控制信号。其中，第一调整值不同于第二调整值。
在本发明的一实施例中，当第一差值小于等于背光闪烁临界值且第一责任周期大于等于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期加上第一调整值。
在本发明的一实施例中，当第一差值小于等于背光闪烁临界值且第一责任周期小于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期减去第一调整值。
在本发明的一实施例中，当第一差值大于背光闪烁临界值且第一责任周期大于等于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期加上第二调整值。
在本发明的一实施例中，当第一差值大于背光闪烁临界值且第一责任周期小于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期减去第二调整值。
本发明亦提出一种背光模块的驱动方法，包括下列步骤。接收一影像信号。依据影像信号计算当下画面的第一灰度平均值及先前画面的第二灰度平均值。计算第一灰度平均值及第二灰度平均值的第一差值。依据影像信号计算对应当下画面的第一责任周期及对应先前画面的第二责任周期。当第一差值小于等于背光闪烁临界值时，依据第二责任周期及第一调整值产生背光控制信号。当第一差值大于背光闪烁临界值时，依据第二责任周期及第二调整值产生背光控制信号。
在本发明的一实施例中，上述的第一调整值为第一参考值乘以责任周期分布值与责任周期误差值的比值，其中第一参考值小于1且大于0，责任周期分布值为责任周期最大值与责任周期最小值的差值，责任周期误差值为第一责任周期与第二责任周期的差值。
在本发明的一实施例中，上述的第二调整值为第二参考值乘以责任周期分布值与责任周期误差值的比值，其中第二参考值大于等于1。
在本发明的一实施例中，上述的第一参考值与第二参考值互为倒数。
在本发明的一实施例中，上述的依据第二责任周期及第一调整值产生背光控制信号的步骤包括：当第一责任周期大于等于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期加上第一调整值；当第一责任周期小于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期减去第一调整值。
在本发明的一实施例中，上述的依据第二责任周期及第二调整值产生背光控制信号的步骤包括：当第一责任周期大于等于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期加上第二调整值；当第一责任周期小于第二责任周期时，背光控制信号的责任周期等于第二责任周期减去第二调整值。
基于上述，本发明的背光模块的驱动装置及其驱动方法，当第一差值小于背光闪烁临界值时，依据第一调整值及背光控制信号。借此，经由将第一调整值设计为一较小的数值，则可改善传统区域调光技术所导致前景的物体在移动时所造成的闪烁，以提高动态画面的显示品质。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为液晶显示器以传统区域调光技术显示动态画面的示意图。
图2为依据本发明一实施例的显示器的系统示意图。
图3A至图3B为依据本发明实施例的背光模块的多个发光区域的亮度调整示意图。
图4为依据本发明一实施例的背光模块的驱动方法的流程图。
主要元件符号说明：
110、110’、110”：物体
200：显示器
210：驱动装置
211：灰度平均值计算单元
213：误差计算单元
215：背光责任周期计算单元
217：背光控制信号产生单元
220、220’、220”：背光模块
230：显示面板
B1～B3、B11、B12、B21、B22：发光区域
BC：背光控制信号
BFTH：背光闪烁临界值
D1～D3：显示区域
DT1：第一责任周期
DT2：第二责任周期
Fn、Fn+1、Fn+2：画面
MG1：第一灰度平均值
MG2：第二灰度平均值
S410、S420、S430、S440、S450、S460、S470：步骤
具体实施方式
图2为依据本发明一实施例的显示器的系统示意图。请参照图2，在本实施例中，显示器200至少包括驱动装置210、背光模块220及显示面板230，其中显示面板230可以为一液晶显示面板，并且背光模块220具有多个发光区域。驱动装置210接收影像信号SV，以依据影像信号SV产生背光控制信号BC。背光模块220依据背光控制信号BC调整每一发光区域的发光亮度，以提供显示面板230所需的(面)光源。显示面板230依据背光模块220所提供的(面)光源来进行影像的显示。
在此，背光控制信号BC的数量可对应发光区域的数量，亦即每一背光控制信号BC对应一个发光区域，而发光区域的发光亮度则对应背光控制信号BC的责任周期(duty)，亦即发光区域的发光亮度为80，则对应的背光控制信号BC的责任周期为80％。
进一步来说，驱动装置210包括灰度平均值计算单元211、误差计算单元213、背光责任周期计算单元215及背光控制信号产生单元217。灰度平均值计算单元211接收影像信号SV，以计算当下画面的第一灰度平均值MG1及先前画面的第二灰度平均值MG2。误差计算单元213耦接灰度平均值计算单元211，以接收第一灰度平均值MG1及第二灰度平均值MG2，并计算第一灰度平均值MG1及第二灰度平均值MG2的第一差值DM。
背光责任周期计算单元215接收影像信号SV，以计算对应当下画面的第一责任周期DT1及对应先前画面的第二责任周期DT2。背光控制信号产生单元217耦接误差计算单元213及背光责任周期计算单元215，以接收第一责任周期DT1、第二责任周期DT1及第一差值DM。
当第一差值DM小于等于背光闪烁临界值时，背光控制信号产生单元217依据第二责任周期MG2及第一调整值产生背光控制信号BC，亦即依据第二责任周期MG2及第一调整值决定背光控制信号BC的责任周期。当第一差值DM大于背光闪烁临界值时，背光控制信号产生单元117依据第二责任周期MG2及第二调整值产生背光控制信号BC，亦即依据第二责任周期MG2及第二调整值决定背光控制信号BC的责任周期。其中，第一调整值及第二调整值可依据第一责任周期DT1及第二责任周期DT1产生，此于稍后说明。
在此，第一责任周期DT1及第二责任周期DT2的数量亦可对应发光区域的数量，亦即每一第一责任周期DT1及第二责任周期DT2对应一个发光区域，而每一发光区域依据对应的第二责任周期DT2及对应的第一调整值或第二调整值进行亮度的调整。在同一画面中，只会使用第一调整值及第二调整值两者之一，并且第一调整值及第二调整值的数量可以为1或对应发光区域的数量，亦即可使用同一第一调整值或第二调整值调整每一发光区域的发光亮度，或者每一发光区域依据对应的第一调整值或第二调整值调整其发光亮度，此可依据本领域通常知识者自行设定，且本发明不以此为限。
图3A至图3B为依据本发明实施例的背光模块的多个发光区域的亮度调整示意图。请参照图3A，在本实施例中，假设当下画面的第一灰度平均值MG1为60，先前画面的第二灰度平均值MG2为50，背光闪烁临界值BFTH为20，并且背光模块220分为四个发光区域B11、B12、B21及B22。在先前画面中，假设发光区域B11的发光亮度为50(亦即对应的背光控制信号BC的责任周期为50％)，发光区域B12的发光亮度为10(亦即对应的背光控制信号BC的责任周期为10％)，发光区域B21的发光亮度为30(亦即对应的背光控制信号BC的责任周期为30％)，发光区域B22的发光亮度为70(亦即对应的背光控制信号BC的责任周期为70％)。其中，先前画面中发光区域B11、B12、B21及B22的发光亮度即为第二责任周期DT2。
经计算过后，在当下画面中，发光区域B11、B12、B21及B22的目标的发光亮度分别为10、70、50及30。其中，当下画面中发光区域B11、B12、B21及B22的发光亮度即为第一责任周期DT1。由于第一差值DM为10(即60-50)，其小于背光闪烁临界值BFTH为20，亦即表示为前景的物体进行移动，而非整个场景变化，此时在当下画面中发光区域B11、B12、B21及B22实际的发光亮度为依据对应的第二责任周期DT2及对应的第一调整值进行调整。而第一调整值等于第一参考值乘以责任周期分布值与责任周期误差值的比值，其中第一参考值大于0且小于1，责任周期分布值为责任周期最大值与责任周期最小值的差值，责任周期误差值为第一责任周期与第二责任周期的差值。
以图3A为例，第一参考值在此假设为0.5，责任周期分布值为责任周期最大值(即70)减去责任周期最小值(即10)等于60。以发光区域B11而言，其第二责任周期DT2为50，第一责任周期DT1为10。此时，责任周期误差值为第一责任周期(即10)与第二责任周期(即50)的差值(即40)，而对应发光区域B11的第一调整值会等于0.75(即0.5×60/40)，其中第一调整值的小数点第一位会进位并且取整数，亦即对应发光区域B11的第一调整值在进位后会等于1。在第一责任周期DT1小于第二责任周期DT2的情况为表示须降低发光区域B11的发光亮度，因此发光区域B11实际上的发光亮度被调整为49(即50-1)。
以发光区域B12而言，其第二责任周期DT2为10，第一责任周期DT1为70。此时，责任周期误差值为第一责任周期(即70)与第二责任周期(即10)的差值(即60)，而对应发光区域B12的第一调整值会等于0.5(即0.5×60/60)，其中第一调整值的小数点第一位会进位并且取整数，亦即对应发光区域B12的第一调整值在进位后会等于1。在第一责任周期DT1大于等于第二责任周期DT2的情况为表示须增加发光区域B12的发光亮度，因此发光区域B12实际上的发光亮度被调整为11(即10+1)。
以发光区域B21而言，其第二责任周期DT2为30，第一责任周期DT1为50。此时，责任周期误差值为第一责任周期(即50)与第二责任周期(即30)的差值(即20)，而对应发光区域B21的第一调整值会等于1.5(即0.5×60/20)，其中第一调整值的小数点第一位会进位并且取整数，亦即对应发光区域B21的第一调整值在进位后会等于2。在第一责任周期DT1大于等于第二责任周期DT2的情况为表示须增加发光区域B21的发光亮度，因此发光区域B21实际上的发光亮度被调整为32(即30+2)。
以发光区域B22而言，其第二责任周期DT2为70，第一责任周期DT1为30。此时，责任周期误差值为第一责任周期(即30)与第二责任周期(即70)的差值(即40)，而对应发光区域B22的第一调整值会等于0.75(即0.5×60/40)，其中第一调整值的小数点第一位会进位并且取整数，亦即对应发光区域B22的第一调整值在进位后会等于1。在第一责任周期DT1小于第二责任周期DT2的情况为表示须降低发光区域B22的发光亮度，因此发光区域B22实际上的发光亮度被调整为69(即70-1)。
在当下画面中背光模块实际的发光亮度为背光模块220’所示。借此，由于每一发光区域的发光亮度调整的范围变小，因此可改善传统区域调光技术所导致前景的物体在移动时所造成的闪烁。
接着请参照图3B，本实施例与图3A不同之处为第一灰度平均值MG1为80，由于第一差值DM为30(即80-50)大于背光闪烁临界值BFTH为20，亦即表示为整个场景变化，此时在当下画面中发光区域B11、B12、B21及B22实际的发光亮度为依据对应的第二责任周期DT2及第二调整值进行调整。而第二调整值为第二参考值乘以责任周期分布值与责任周期误差值的比值，其中第二参考值大于等于1。
以图3B为例，第二参考值在此假设为2(亦即第二参考值设定为第一参考值的倒数，但本发明不以此为限)，并且责任周期分布值为同样责任周期最大值(即70)减去责任周期最小值(即10)等于60，而发光区域B11、B12、B21及B22分别对应的责任周期误差值可参照上述，在此则不再赘述。以发光区域B11而言，对应发光区域B11的第二调整值会等于3(即2×60/40)，因此发光区域B11实际上的发光亮度被调整为47(即50-3)。
以发光区域B12而言，对应发光区域B12的第二调整值会等于2(即2×60/60)，因此发光区域B12实际上的发光亮度被调整为12(即10+2)。以发光区域B21而言，对应发光区域B21的第二调整值会等于6(即2×60/20)，因此发光区域B21实际上的发光亮度被调整为36(即30+6)。以发光区域B22而言，对应发光区域B22的第二调整值会等于3(即2×60/40)，因此发光区域B22实际上的发光亮度被调整为67(即70-3)。在当下画面中背光模块实际的发光亮度为背光模块220”所示。
依据上述，依据上述各实施例可汇整为一背光模块的驱动方法。图4为依据本发明一实施例的背光模块的驱动方法的流程图。请参照图4，在本实施例中，首先接收影像信号(步骤S410)，并依据影像信号计算当下画面的第一灰度平均值及先前画面的第二灰度平均值(步骤S420)，再计算第一灰度平均值与第二灰度平均值的第一差值(步骤S430)。并且，依据影像信号计算对应当下画面的第一责任周期及对应先前画面的第二责任周期(步骤S440)。接着，判断第一差值是否大于背光闪烁临界值(步骤S450)。当第一差值小于等于背光闪烁临界值时，依据第二责任周期及一第一调整值产生背光控制信号(步骤S460)；反之，当第一差值大于背光闪烁临界值时，依据第二责任周期及第二调整值产生背光控制信号(步骤S470)。其中，第一调整值及第二调整值可依据第一责任周期及第二责任周期产生，而上述各步骤的细节可参照上述实施例的说明，在此则不再赘述。
综上所述，本发明的背光模块的驱动装置及其驱动方法，当第一差值小于背光闪烁临界值时，缩小每一发光区域的调整范围。借此，可改善传统区域调光技术所导致前景的物体在移动时所造成的闪烁，以提高动态画面的显示品质。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (14)

1.一种背光模块的驱动装置，包括：
一灰度平均值计算单元，接收一影像信号，以计算一当下画面的一第一灰度平均值及一先前画面的一第二灰度平均值；
一误差计算单元，耦接该灰度平均值计算单元，以接收该第一灰度平均值及该第二灰度平均值，并计算该第一灰度平均值及该第二灰度平均值的一第一差值；
一背光责任周期计算单元，接收该影像信号，以计算对应该当下画面的一第一责任周期及对应该先前画面的一第二责任周期；以及
一背光控制信号产生单元，耦接该误差计算单元及该背光责任周期计算单元，以接收该第一责任周期、该第二责任周期及该第一差值，当该第一差值小于等于一背光闪烁临界值时，该背光控制信号产生单元依据该第二责任周期及一第一调整值产生一背光控制信号，当该第一差值大于该背光闪烁临界值时，该背光控制信号产生单元依据该第二责任周期及一第二调整值产生该背光控制信号，其中该第一调整值不同于该第二调整值。
2.如权利要求1所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，该第一调整值为一第一参考值乘以一责任周期分布值与一责任周期误差值的比值，其中该第一参考值小于1且大于0，该责任周期分布值为一责任周期最大值与一责任周期最小值的差值，该责任周期误差值为该第一责任周期与该第二责任周期的差值。
3.如权利要求2所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，该第二调整值为一第二参考值乘以该责任周期分布值与该责任周期误差值的比值，其中该第二参考值大于等于1。
4.如权利要求3所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，该第一参考值与该第二参考值互为倒数。
5.如权利要求1所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，当该第一差值小于等于该背光闪烁临界值且该第一责任周期大于等于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期加上该第一调整值。
6.如权利要求1所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，当该第一差值小于等于该背光闪烁临界值且该第一责任周期小于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期减去该第一调整值。
7.如权利要求1所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，当该第一差值大于该背光闪烁临界值且该第一责任周期大于等于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期加上该第二调整值。
8.如权利要求1所述的背光模块的驱动装置，其特征在于，当该第一差值大于该背光闪烁临界值且该第一责任周期小于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期减去该第二调整值。
9.一种背光模块的驱动方法，包括：
接收一影像信号；
依据该影像信号计算一当下画面的一第一灰度平均值及一先前画面的一第二灰度平均值；
计算该第一灰度平均值与该第二灰度平均值的一第一差值；
依据该影像信号计算对应该当下画面的一第一责任周期及对应该先前画面的一第二责任周期；
当该第一差值小于等于一背光闪烁临界值时，依据该第二责任周期及一第一调整值产生一背光控制信号；以及
当该第一差值大于该背光闪烁临界值时，依据该第二责任周期及一第二调整值产生该背光控制信号，其中该第二调整值不同于该第一调整值。
10.如权利要求9所述的背光模块的驱动方法，其特征在于，该第一调整值为一第一参考值乘以一责任周期分布值与一责任周期误差值的比值，其中该第一参考值小于1且大于0，该责任周期分布值为一责任周期最大值与一责任周期最小值的差值，该责任周期误差值为该第一责任周期与该第二责任周期的差值。
11.如权利要求10所述的背光模块的驱动方法，其特征在于，该第二调整值为一第二参考值乘以该责任周期分布值与该责任周期误差值的比值，其中该第二参考值大于等于1。
12.如权利要求11所述的背光模块的驱动方法，其特征在于，该第一参考值与该第二参考值互为倒数。
13.如权利要求9所述的背光模块的驱动方法，其特征在于，依据该第二责任周期及该第一调整值产生该背光控制信号的步骤包括：
当该第一责任周期大于等于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期加上该第一调整值；以及
当该第一责任周期小于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期减去该第一调整值。
14.如权利要求9所述的背光模块的驱动方法，其特征在于，依据该第二责任周期及该第二调整值产生该背光控制信号的步骤包括：
当该第一责任周期大于等于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期加上该第二调整值；以及
当该第一责任周期小于该第二责任周期时，该背光控制信号的责任周期等于该第二责任周期减去该第二调整值。
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